[发明专利]一种智能船舶充电机及充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种充电机，还涉及一种充电方法。

背景技术

船舶是水上交通运输和水上作业的主要工具，伴随着社会的发展以及科学的进步，船舶的数目及种类越来越多，在运输业中也起着越来越重要的作用。应急蓄电池用来在主电源断电时给通信设备供电，对于海上救生有着决定性意义。应急蓄电池作为船上的应急电源，为应急照明、电话、报警系统、无线电设备等提供电力，并用来启动应急发电机、救生艇等。而现有的应急蓄电池存在着充电管理不科学的问题，严重缩短了蓄电池的寿命，船舶一旦在运行途中停电，就会陷入无处充电的境地，大大影响了运输安全；而且，现有的充电机主要采用硬开关技术，充电效率低，充电机中磁性元器件的体积和重量大，导致充电机的体积和重量无法减小。

发明内容

本发明提出一种智能船舶充电机及充电方法，解决了现有技术中应急蓄电池充电管理不科学、充电机体积大、充电效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种智能船舶充电机，包括：依次连接的EMI滤波器、第一整流电路、第一滤波电路、全桥电路、变压器、第二整流电路和第二滤波电路，所述EMI滤波器连接到三相交流输入电压，所述第二滤波电路连接到蓄电池组；

所述全桥电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管和第三开关管串联连接，第二开关管和第四开关管串联连接；

输出采样电路采样蓄电池组的充电电压和充电电流，输出对应的电压反馈值和电流反馈值；

单片机输出电流给定值和电压给定值，经过D/A转换器转换为模拟信号；

双PI调节电路包括并联连接的电流PI环和电压PI环，电流PI环对电流反馈值和电流给定值进行PI调节，电压PI环对电压反馈值和电压给定值进行PI调节，最小值选择电路对电流PI环和电压PI环的输出信号的最小值进行选择，双PI调节电路的输出信号耦接到PWM控制器，与PWM控制器内部的斜波电压进行比较，调整PWM控制器输出脉冲信号的宽度，PWM控制器输出脉冲信号耦接到所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制端；单片机还存储有涓流参考值，当所述电流反馈值小于涓流参考值时，PWM控制器输出脉冲信号控制所述全桥电路工作在涓流充电状态。

可选地，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管为IGBT晶体管。

可选地，所述第一开关管和第三开关管分别并联有反向二极管和电容器，所述第二开关管和第四开关管为逆阻型IGBT管。

可选地，所述最小值选择电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阴极连接到所述电流PI环的输出端，第二二极管的阴极连接到所述电压PI环的输出端，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极连接在一起，作为双PI调节电路的输出端。

可选地，所述PWM控制器为UC系列控制器。

可选地，所述PWM控制器为UCC3895控制器。

可选地，所述单片机为atmega64单片机。

基于上述充电机，本发明还提出了一种智能充电方法，包括以下步骤：

步骤(a)，充电电压小于设定的电压给定值，电压PI环饱和，电流PI环起调节作用，对蓄电池组进行恒流充电；

步骤(b)，当充电电压达到设定的电压给定值时，电压PI环退出饱和状态，选择电压PI环和电流PI环的最小值作为输出值，电压PI环与电流PI环共同起调节作用；

步骤(c)，当电压PI环的输出低于电流PI环的输出，输出值取电压PI环的输出，电流PI环饱和，只有电压PI环起作用,对蓄电池组进行恒压充电；

步骤(d)，充电电流低于涓流参考值，对蓄电池组充电维持在涓流充电状态。

可选地，所述电压给定值和电流给定值通过单片机的DA口输出。

本发明的有益效果是：

(1)采用软开关技术并且运用单片机控制，能够实现充电状态自动切换，可以实现三段充电；

(2)软开关降低了开关损耗，提高了整机效率，且控制简单，能够对充电机进行实时的监控，充电机体积变得更小、更加适合于大功率场合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种智能充电机的总体结构框图；